CN202372392U

CN202372392U - 一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置

Info

Publication number: CN202372392U
Application number: CN2011204372804U
Authority: CN
Inventors: 彭新华; 刘文茹; 沈业杰
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-11-08

Abstract

一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置，由蒸馏装置、冷凝装置和分液装置组成，所述蒸馏装置由数显电炉和蒸馏瓶组成，蒸馏瓶置于数显电炉上；所述冷凝装置由冷凝管和干燥器组成，干燥器设于冷凝管的顶端；所述分液装置为分液漏斗，蒸馏瓶与分液漏斗中段处连接，冷凝管与分液漏斗的顶端连接，各个装置之间的接口都是磨砂口，整个装置形成一个密闭性空间。本实用新型的密闭性好，装置简易精炼。与常规蒸馏装置相比，冷凝装置采用竖放方式，减少水珠的沾附；移液过程简化，避免水分在三角瓶和分液漏斗中的沾附，提高了提取率，从而保证了同位素分析的准确性。

Description

一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置

技术领域

本实用新型应用于实验室提取植物水和土壤中的水，尤其涉及一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置。

背景技术

植物水和土壤水的稳定同位素研究已成为生态学研究的热门方向。主要应用包括植物水来源的确定、植物对降雨变化的响应、土壤水分蒸腾与蒸发的区分以及地下水的补充等方面研究。研究中，应用同位素技术获取这些过程信息，就必须从植物或土壤中提取水进行同位素分析。土壤水分的获取可以通过对土壤取样，再利用提取技术提取，也可以直接通过安装顶端为瓷质且多孔的抽气渗水计来获得。后者只能取出高出一定土壤含水量的水分，取样时间较长。如果土壤水与空气接触时间较长，就会发生蒸发分馏，影响同位素含量测定。因此，直接对土壤取样，然后使用土壤水提取技术将土壤水提取出来分析同位素含量效果较好。

过去40年中，很多抽提技术被使用，四种常用的提取技术有:离心分离、锌的微量蒸馏、共沸蒸馏、真空蒸馏等。这些方法各有优缺。

离心分离是利用高速旋转的仪器设备和不溶于水的有机溶液将土壤水从土壤中分离出来。离心分离法较快，但土壤样品含水量较低时，该方法不适用，因为该方法主要是利用压力和不溶于水的液体置换土壤溶液而将土壤水分离出来。此外，该方法提取土壤水进行同位素分析的精度较低，需要土壤含水量较高。

锌的微量蒸馏是将一小部分土壤样品放在含锌的容器中，锌被加热到450 ℃，土壤样品被加热到100～200 ℃之间，这样土壤加热时蒸发的水蒸气被锌还原为氢气，进入质谱仪测试。该方法只能够测土壤水中的D同位素组成，不能测其他同位素组成，如¹⁸O。

真空蒸馏法提取土壤水的过程是土壤水蒸发分馏和冷凝的过程。该方法适合于不释放结构水的土壤样品，且需要复杂的真空系统，设备昂贵，提取一个土壤样品需要较长的时间。

共沸蒸馏原理是共沸物与水的混合物的沸点温度介于两者之间，且共沸物在室温下冷却后浮在水面上，通过收集装置很容易将水和共沸物分离。共沸蒸馏方法几乎适合除了包含像石膏等结晶化合物外所有的土壤类型，且提取仪器装置也没有同位素记忆影响。共沸物(甲苯、煤油等) 不影响提取的土壤水同位素组成；提取速度较快，准备一个样品只需20min 左右，但常规蒸馏装置在提取植物或土壤水过程中管壁会沾附大量的水，需要移液再分液，过程中造成很大的实验误差，同时降低了提取率。

实用新型内容

解决的技术问题：针对上述技术空白，本实用新型提供一种共沸蒸馏提取植物水和土壤水的装置。

技术方案：一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置，由蒸馏装置、冷凝装置和分液装置组成，所述蒸馏装置由数显电炉和蒸馏瓶组成，蒸馏瓶置于数显电炉上；所述冷凝装置由冷凝管和干燥器组成，干燥器设于冷凝管的顶端；所述分液装置为分液漏斗，蒸馏瓶与分液漏斗中段处连接，冷凝管与分液漏斗的顶端连接，各个装置之间的接口都是磨砂口，整个装置形成一个密闭性空间。

所述数显电炉可控制加热温度，所述蒸馏瓶为500mL。

所述冷凝管下端是进水口，上端是出水口，干燥器中盛放变色硅胶。

所述分液装置体积为100mL，上粗下细。

有益效果：本实用新型的密闭性好，装置简易精炼。与常规蒸馏装置相比，冷凝装置采用竖放方式，减少水珠的沾附；移液过程简化，避免水分在三角瓶和分液漏斗中的沾附，提高了提取率，从而保证了同位素分析的准确性。

附图说明

图1 为本实用新型的一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水装置的示意图。图中蒸馏装置1，冷凝装置2，分液装置3，数显电炉A、蒸馏瓶B、冷凝管C、干燥器D。

具体实施方式

实施例1

一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置，由蒸馏装置1、冷凝装置2和分液装置3组成，所述蒸馏装置由数显电炉A和蒸馏瓶B组成，蒸馏瓶置于数显电炉上；所述冷凝装置由冷凝管C和干燥器D组成，干燥器设于冷凝管的顶端；所述分液装置为分液漏斗，蒸馏瓶B与分液漏斗中段处连接，冷凝管与分液漏斗的顶端连接，各个装置之间的接口都是磨砂口，整个装置形成一个密闭性空间。所述数显电炉可控制加热温度，以保证蒸馏过程中只提取土壤中的自由水，所述蒸馏瓶为500mL。所述冷凝管下端是进水口，上端是出水口，干燥器中盛放变色硅胶，防止大气中的水汽进入冷凝管中污染提取的水分。所述分液装置3体积为100mL，上粗下细。

实施例2

采用共沸蒸馏法提取植物和土壤中水，需采用下列仪器：盛装混合物的蒸馏烧瓶、数显电热套、固定仪器用的铁架台、支持蒸馏烧瓶的铁圈、冷凝用的冷凝管、防止大气水汽进入的干燥器、分液用的分液装置、接收液体馏出物（馏分）的烧杯或者锥形瓶等。

蒸馏时，首先应装置好仪器（如图1），然后在蒸馏烧瓶内放入植物样或土壤样，用量筒加入适量提取剂（甲苯），液体混合物不得超过蒸馏烧瓶球部容量的1/2。再接好冷凝管、分液装置、承接管，并把分液装置的活塞关闭。

蒸馏开始时，加热使温度缓缓上升，同时从冷凝管的进水口通入冷水，且调节水的流量，控制馏出液保持在每秒1-2滴。加热的温度要适当，使温度控制在混合液中共沸蒸馏物的沸点。当蒸馏烧瓶壁变清亮，即应停止蒸馏。随后先移去热源，待不再有馏出液流出时，停止通入冷却水。

注意事项：共沸蒸馏实验一定要在通风橱中进行。每个样品重复三次，计算其平均值。

为了验证这个装置，我们做了大批的植物和土壤样品，其中包括3种土壤类型分别在3种不同含水量的提取率，3中植物类型不同部位的提取率，具体数据见表1和表2。

表1 共沸蒸馏法提取土壤水的提取率

提取率	红壤	红砂土	水稻土
				35%含水量	0.91±0.02	0.89±0.05	0.93±0.05
25%含水量	0.93±0.02	0.88±0.03	0.91±0.01
				15%含水量	0.99±0.03	0.91±0.04	0.87±0.04

提取率	水稻	橘树	花生
				茎	0.81±0.002	0.57±0.03	0.90±0.02
叶	0.93±0.03	0.89±0.07	0.96±0.03

表2 共沸蒸馏法提取植物水的提取率

该装置对土壤中水的提取率最高为99%，最低为87%，平均为91%。对植物叶的提取率也达到较高水平，平均为93%。对植物茎中水分的提取效率较低，尤其是橘树茎，提取效率仅有57%。结果表明该实验装置可用于土壤和植物叶片中水的提取，不适用于木本植物茎中水分的提取。

Claims

1.一种共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置，其特征在于由蒸馏装置(1)、冷凝装置(2)和分液装置(3)组成，所述蒸馏装置由数显电炉(A)和蒸馏瓶(B)组成，蒸馏瓶至于数显电炉上；所述冷凝装置由冷凝管(C)和干燥器(D)组成，干燥器设于冷凝管的顶端；所述分液装置为分液漏斗，蒸馏瓶(B)与分液漏斗中段处连接，冷凝管与分液漏斗的顶端连接，各个装置之间的接口都是磨砂口，整个装置形成一个密闭性空间。

2.根据权利要求1所述的共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置，其特征在于所述数显电炉可控制加热温度，所述蒸馏瓶为500mL。

3.根据权利要求1所述的共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置，其特征在于所述冷凝管下端是进水口，上端是出水口，干燥器中盛放变色硅胶。

4.根据权利要求1所述的共沸蒸馏法提取植物水和土壤水的装置，其特征在于所述分液装置(3)体积为100mL，上粗下细。